第五章电化学

电池反应:Sn(s)+ 2H+→H2(g ) +Sn2+

5.11 有如下电池: Ag | AgAc(s) | Cu(Ac)2(0.1 mol·kg1 ) | Cu(s),已知该电池的电动势E

(298K)=﹣0.372V,E(308K)=﹣0.374V,在该温度区间内,电动势E随温度T的变化是均匀的。

(a) 写出电池的电极反应和电池反应;

(b) 计算电池在298K时的ΔrGm ,ΔrSm 和ΔrHm 。 解:(a) 电池的电极反应和电池反应:

负极: 2Ag(s) + 2Ac–(?Ac–) → 2 AgAc(s) + 2e– 正极: Cu2+ (?Cu2+) + 2e– → Cu(s)

电池反应: 2Ag(s) + 2Ac–(?Ac–) + Cu2+ (?Cu2+)→ 2 AgAc(s) + Cu(s) (b) ΔrGm=-zFE =-2×96485×(-0.372) J·mol-1 = 71.78 kJ·mol-1;

(?0.374?(?0.372))??E??rSm?zF?J?mol?1?K?1??38.59J?mol?1?K?1??2?96485?(308?298)??T?p ?rHm??rGm?T?rSm?[71.78?1000?298?(?38.59)]J?mol?1?60.28J?mol?1 5.12 电池Zn(s) | ZnCl2(0.05 mol·kg1 ) | AgCl(s) | Ag(s)的电动势与温度的关系为:

E/V=1.015﹣4.92×10-4 (T/K-298)

试计算在298K时,当电池有2mol电子的电荷量输出时电池反应的ΔrGm 、ΔrSm 、ΔrHm 以及此过程的可逆热效应Qr。

解:根据电动势与温度的关系E/V=1.015﹣4.92×10-4(T/K-298)

T=298K时,E = 1.015 V

ΔrGm=-zFE =-2×96485×(1.015)J·mol-1= -195.90 kJ·mol-1;

??E??4?1?1?1?1?rSm?zF???2?96485?(?4.92?10)J?mol?K??94.94J?mol?K

??T?pΔrHm=ΔrGm+TΔrSm?[?195.90?1000?298?(?94.94)]J?mol?1??224.19J?mol?1

Qr=TΔrSm = 298×(-94.94)J = -28.29 kJ·mol-1

5.13 298K时,已知如下三个电极的反应及标准电极电势,如将电极(1)与(3)和(2)与(3)分别组成自发电池(设活度均为1),试写出电池的书面表示式;写出电池反应式并计算电池的标准电动势。

$(1) Fe2+ (?Fe2+) + 2e– = Fe (s) , ?Fe?﹣0.440V 2?|Fe$(2) AgCl(s) + e– = Ag + Cl(?Cl?) , ?Cl?0.2223V ﹣ AgCl?s? Ag﹣

$(3) Cl2(p$) + 2e– = 2 Cl (?Cl?) , ?Cl.3583V ﹣?1| Cl﹣

2解: 电极(1)与(3)组成电池的书面表示式:

Fe(s) | Fe2+ (?Fe2+) || Cl (?Cl?) | Cl2(p$) | Pt(s)

负极: Fe(s)→Fe2+ (?Fe2+) + 2e

正极: Cl2(p$) + 2e→ 2Cl (?Cl?)

电池反应:Fe(s) + Cl2(p$) →Fe2+ (?Fe2+) + 2Cl (?Cl?)

﹣﹣

$$E$??Cl???Fe2+/Fe?(1.3583?(?0.440))V?1.7983V /Cl2电极(2)与(3

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